DE102016105188B4 - Weighing device for connecting rods - Google Patents
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Abstract
Wiegevorrichtung (20) für eine Doppelwaage (10) mit einer Aufnahme für eine Pleuelstange (50), die ein großes Pleuelauge (52) mit einer großen Lageröffnung (51), ein kleines Pleuelauge (56) mit einer kleinen Lageröffnung (55) und einen die Pleuelaugen verbindenden Pleuelschaft (54) aufweist, mit einem sich waagerecht erstreckenden Träger (21), der auf seiner Oberseite Zentrierelemente (27, 28) trägt, die in die Lageröffnungen (51, 55) der Pleuelaugen (52, 56) eingreifen und die Pleuelstange auf dem Träger positionieren, und der auf seiner Unterseite Abstützelemente (23, 24) zur Abstützung des Trägers (21) auf Wiegeaufnahmen (14, 15) der Doppelwaage (10) aufweist, wobei die Oberseite des Trägers (21) wenigstens eine ebene Trägerfläche (22) zur Aufnahme der Pleuelstange (50) an einer Stirnseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierelemente (27, 28) Wälzlager (30, 34) tragen, die in die Lageröffnungen (51, 55) einführbar sind und einen drehbaren Außenring haben, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der ihm zugeordneten Lageröffnung (51, 55) und der eine Anlagefläche für die Innenfläche (53, 57) der ihm zugeordneten Lageröffnung (51, 55) bildet, wobei eines der Zentrierelemente (28) in Richtung des anderen Zentrierelements (27) mittels eines am Träger (21) angeordneten Aktors (39) derart bewegbar ist, dass die Anlageflächen der Zentrierelemente (27, 28) an die Innenflächen der Lageröffnungen (51, 55) angedrückt werden.Weighing device (20) for a double scale (10) with a receptacle for a connecting rod (50) comprising a large connecting rod eye (52) with a large bearing opening (51), a small connecting rod eye (56) with a small bearing opening (55) and a connecting rod connecting rod (54), comprising a horizontally extending support (21) carrying on its top centering elements (27, 28) which engage in the bearing openings (51, 55) of the connecting rods (52, 56) and the Position connecting rod on the carrier, and on its underside supporting elements (23, 24) for supporting the carrier (21) on weighing shots (14, 15) of the double scale (10), wherein the top of the carrier (21) at least one planar support surface (22) for receiving the connecting rod (50) on one end face, characterized in that the centering elements (27, 28) bear rolling bearings (30, 34) which are insertable into the bearing openings (51, 55) and a rotatable outer ring have, whose outer diameter is smaller than the inner diameter of its associated bearing opening (51, 55) and a contact surface for the inner surface (53, 57) of its associated bearing opening (51, 55), wherein one of the centering elements (28) in the direction of the other centering element (27) can be moved by means of an actuator (39) arranged on the carrier (21) such that the contact surfaces of the centering elements (27, 28) are pressed against the inner surfaces of the bearing openings (51, 55).
Description
Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung zur Aufnahme einer mittels einer Doppelwaage zu wiegenden Pleuelstange, die ein großes Pleuelauge mit einer großen Lageröffnung, ein kleines Pleuelauge mit einer kleinen Lageröffnung und einen die Pleuelaugen verbindenden Pleuelschaft aufweist. Die Wiegevorrichtung hat einen sich waagrecht erstreckenden Träger, der auf seiner Oberseite Zentrierelemente trägt, die in die Lageröffnungen der Pleuelaugen eingreifen und die Pleuelstange auf dem Träger positionieren, und der auf seiner Unterseite Abstützelemente zur Abstützung des Trägers auf Wiegeaufnahmen der Doppelwaage aufweistThe invention relates to a weighing device for receiving a to be weighed by means of a double scale connecting rod having a large connecting rod eye with a large bearing opening, a small connecting rod eye with a small bearing opening and a connecting rod connecting rod connecting rod. The weighing device has a horizontally extending support, which carries on its upper side centering elements which engage in the bearing openings of the connecting rod and position the connecting rod on the carrier, and having on its underside supporting elements for supporting the carrier on weighing cradles of the double scale
Pleuelstangen für Hubkolbenmaschinen werden gewogen, um vor allem bei schnelllaufenden Mehrzylindermaschinen durch Beseitigung von Gewichtsunterschieden einen schwingungsarmen Lauf zu erzielen. Wesentlich ist hierbei nicht nur das absolute Gewicht der Pleuelstangen, sondern auch die Gewichtsverteilung zwischen großem und kleinem Pleuelauge und damit die Bestimmung des Gewichtsanteils des von der Kurbelwelle auf einer Kreisbahn bewegten großen Pleuelauges.Connecting rods for reciprocating engines are weighed to achieve a low-vibration run, especially in high-speed multi-cylinder machines by eliminating weight differences. Essential here is not only the absolute weight of the connecting rods, but also the weight distribution between large and small connecting rod and thus the determination of the weight ratio of the crankshaft on a circular path moving large connecting rod.
Für das Wiegen von Pleuelstangen ist eine Wiegevorrichtung der angegebenen Art bekannt, die die Pleuelstange an den beiden Pleuelaugen aufnimmt und die über zwei reibungsarme Schneidenlager an den beiden Wiegeaufnahmen oder Wiegetellern einer Doppelwaage abgestützt ist. Die beiden Schneidenlager haben in Längsrichtung der Pleuelstangen einen Abstand voneinander und sind jeweils einem der beiden Pleuelaugen zugeordnet. Zur Aufnahme der Pleuelstange weist die bekannte Wiegevorrichtung konische, sich nach oben verjüngende Lagerzapfen auf, von denen einer in das kleine Pleuelauge und der andere in das große Pleuelauge eingreift. Diese Gestaltung der Aufnahmen hat den Nachteil, dass der Abstand der Lagerzapfen jeweils auf das Stichmaß der zu wiegenden Pleuelstange genau eingestellt werden muss. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es bezüglich der Positionierung der Pleuelstange in Richtung der die Pleuelaugen verbindenden Mittelachse zu Lagerabweichungen kommen kann, weil die an den Lagerzapfen der Aufnahme anliegenden unteren Ränder der Pleuelaugen jeweils mit einer Fase versehen sind, deren Abmessung als sogenanntes offenes Maß variieren kann. Zudem sind die stirnseitigen Begrenzungsflächen des kleinen Pleuelauges oftmals zur Achse der Lageröffnung geneigt, so dass es in Verbindung mit einer ungünstig ausgebildeten Fase zu Schräglage und Achsversatz der Pleuelstange bei der Aufnahme in der Wiegevorrichtung kommen kann.For the weighing of connecting rods, a weighing device of the specified type is known, which receives the connecting rod on the two connecting rods and which is supported via two low-friction knife edge bearings on the two Wiegeaufnahmen or Wiegetellern a double scale. The two cutting bearings have a distance from one another in the longitudinal direction of the connecting rods and are each assigned to one of the two connecting rod eyes. To accommodate the connecting rod, the known weighing device has conical, upwardly tapering bearing journals, one of which engages in the small connecting rod eye and the other in the large connecting rod eye. This design of the images has the disadvantage that the distance between the journals must be precisely adjusted to the pitch of the connecting rod to be weighed. Furthermore, it has been shown that it can lead to bearing deviations with respect to the positioning of the connecting rod in the direction of the connecting rod connecting central axis, because the voltage applied to the bearing pin of the receptacle lower edges of the connecting rod are each provided with a chamfer whose dimensions vary as so-called open degree can. In addition, the frontal boundary surfaces of the small connecting rod eye are often inclined to the axis of the bearing opening, so that it can come in connection with an unfavorable bevel to skew and misalignment of the connecting rod when receiving in the weighing device.
Eine Abweichung der Lage der Pleuelstange auf der Wiegevorrichtung von der vorbestimmten Kalibrierlage verursacht einen Wiegefehler, demzufolge die anteiligen Gewichte bezogen auf die Lageröffnung des großen Pleuelauges und die Lageröffnung des kleinen Pleuelauges falsch sind. Lediglich das gemessene Gesamtgewicht der Pleuelstange ist dann richtig. Gerade auf die Bestimmung der anteiligen Gewichte kommt es aber an.A deviation of the position of the connecting rod on the weighing device from the predetermined calibration position causes a weighing error, according to which the proportional weights relative to the bearing opening of the large connecting rod and the bearing opening of the small connecting rod are wrong. Only the measured total weight of the connecting rod is then correct. But it is precisely the determination of the proportionate weights that counts.
Eine Wiegevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus
Als Doppelwaage ausgestaltete Wiegevorrichtungen für Pleuelstangen mit an den Durchmesser einer oder beider Lageröffnungen der Pleuelstange angepassten Wiegeaufnahmen sind aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wiegevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sehr genaue Positionierung der Pleuelstange auf der Wiegevorrichtung gewährleistet. Das Beladen der Wiegevorrichtung soll außerdem einfach und sowohl von Hand als auch automatisch durchführbar sein.The invention has for its object to provide a weighing device of the type mentioned, which ensures a very accurate positioning of the connecting rod on the weighing device. The loading of the weighing device should also be simple and both manually and automatically feasible.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Wiegevorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wiegevorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved according to the invention by a weighing device with the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the weighing device are specified in the subclaims.
Bei der Wiegevorrichtung nach der Erfindung weist die Oberseite des Trägers ebene Trägerflächen zur Aufnahme der Pleuelaugen an einer Stirnseite auf und die Zentrierelemente tragen Wälzlager, die in die Lageröffnungen einführbar sind und einen drehbaren Außenring haben, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der ihm zugeordneten Lageröffnung und der eine Anlagefläche für die Innenfläche der ihm zugeordneten Lageröffnung bildet, wobei eines der Zentrierelemente in Richtung des anderen Zentrierelements mittels eines am Träger angeordneten Aktors derart bewegbar ist, dass die Anlageflächen der Zentrierelemente an die Innenflächen der Lageröffnungen angedrückt werden.In the weighing device according to the invention, the upper side of the carrier has planar support surfaces for receiving the connecting rod eyes on an end face and the centering carry rolling bearings, which are insertable into the bearing openings and have a rotatable outer ring whose outer diameter is smaller than the inner diameter of its associated bearing opening and which forms a contact surface for the inner surface of the associated bearing opening, wherein one of the centering elements in the direction of the other centering element by means of an actuator arranged on the carrier is movable such that the contact surfaces of the centering elements are pressed against the inner surfaces of the bearing openings.
Bei der Wiegevorrichtung nach der Erfindung wird die Pleuelstange nach dem Auflegen auf die Wiegevorrichtung durch Antreiben des bewegbaren Zentrierelements mit Hilfe des Aktors genau ausgerichtet, wobei die drehbaren Außenringe der Wälzlager der Zentrierelemente an den Innenflächen der Lageröffnungen entlang rollen und die Pleuelstange auf der Trägerfläche verschoben wird, bis sich die Zentren der Außenringe in der Längsmittelebene der Pleuelstange befinden, in der die Zentrierelemente den kleinsten Abstand voneinander haben. Auf diese Weise erfolgt eine genaue Ausrichtung der Lageröffnungen der Pleuelstange in Längsrichtung und Querrichtung, wobei das nicht bewegbare Zentrierelement für die Ausrichtung in Längsrichtung bestimmend ist.In the weighing device according to the invention, the connecting rod is accurately aligned after being placed on the weighing device by driving the movable centering with the aid of the actuator, the rotatable outer rings of the bearings of the centering roll along the inner surfaces of the bearing openings and the connecting rod is moved on the support surface until the centers of the outer rings are in the longitudinal median plane of the connecting rod, in which the centering elements have the smallest distance from each other. In this way, a precise alignment of the bearing openings of the connecting rod in the longitudinal and transverse directions, wherein the non-movable centering element for the alignment in the longitudinal direction is determinative.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Positionierung der Pleuelstange in ihrer Längsrichtung und quer dazu ausschließlich durch Ausrichten der Innenflächen der Lageröffnungen gegenüber den Zentrierelementen erfolgt. Die Lageröffnungen sind sehr genau gefertigt und unterliegen engen Maßtoleranzen sowohl hinsichtlich ihrer Durchmesser als auch in Bezug auf ihren Abstand, so dass die Gewichtsverteilung beeinflussende Lageabweichungen der Pleuelstange in Bezug auf die Zentrierelemente der Wiegevorrichtung minimal sind.The invention has the advantage that the positioning of the connecting rod takes place in its longitudinal direction and transversely thereto exclusively by aligning the inner surfaces of the bearing openings relative to the centering elements. The bearing openings are made very accurately and are subject to tight dimensional tolerances both in terms of their diameter and with respect to their spacing, so that the positional deviation of the connecting rod influencing the weight distribution with respect to the centering elements of the weighing device are minimal.
Vorzugsweise ist das der größeren Lageröffnung zugeordnete Zentrierelement starr an dem Träger befestigt und damit für die Positionierung bestimmend, während das bewegbare Zentrierelement der kleinen Lageröffnung zugeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Position des großen Pleuelauges, dessen Gewichtsanteil die größere Bedeutung zukommt, auch von der Abstandstoleranz der Pleuelaugen unbeeinflusst ist.The centering element assigned to the larger bearing opening is preferably rigidly fastened to the carrier and thus determinate for the positioning, while the movable centering element is assigned to the small bearing opening. This has the advantage that the position of the large connecting rod eye, whose weight proportion is of greater importance, is also unaffected by the distance tolerance of the connecting rod eyes.
Der Außendurchmesser der Außenringe der Wälzlager der Zentrierelemente beträgt vorzugsweise 80 % oder weniger des Innendurchmessers der zugeordneten Lageröffnung. Auf diese Weise ist genügend Spiel zwischen den Innenflächen der Lageröffnungen und den Außenringen der Wälzlager vorhanden, so dass das Auflegen der Pleuelstangen auf die Wiegevorrichtung besonders einfach und auch mit Hilfe von automatischen Zuführeinrichtungen möglich ist.The outer diameter of the outer rings of the rolling bearings of the centering elements is preferably 80% or less of the inner diameter of the associated bearing opening. In this way, enough clearance between the inner surfaces of the bearing openings and the outer rings of the rolling bearing is present, so that the laying of the connecting rods on the weighing device is particularly simple and possible with the help of automatic feeders.
Nach der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass das dem großen Pleuelauge zugeordnete Zentrierelement zwei Wälzlager aufweist, die symmetrisch beiderseits der Längsmittelebene der Pleuelstange in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Wälzlager zur großen Lageröffnung des Pleuels so positioniert sind, dass die Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte mit dem Mittelpunkt der großen Lageröffnung einen Winkel von etwa 90° bilden.According to the invention can further be provided that the large connecting rod eye associated centering element has two rolling bearings, which are arranged symmetrically on either side of the longitudinal center plane of the connecting rod at a distance from each other. It is advantageous if the two bearings are positioned to the large bearing opening of the connecting rod so that the line connecting their centers with the center of the large bearing opening form an angle of about 90 °.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das bewegbare Zentrierelement einen zweiarmigen Hebel aufweisen, der um eine zu einer der ebenen Trägerfläche parallele Achse an dem Träger drehbar gelagert ist, wobei das eine Hebelende auf der Oberseite des Trägers das Wälzlager trägt und das andere Hebelende mit dem auf der Unterseite des Trägers angeordneten Aktor durch diesen antreibbar Verbunden ist. Der Aktor ist vorzugsweise ein elektromechanischer Aktor, dem mittels einer von der Wiegevorrichtung getrennten Induktionsspule induktiv Antriebsenergie zugeführt wird. Auf diese Weise bedarf es keiner Kabel oder dergleichen zur Energiezuführung zum Aktor, durch die der Wiegevorgang beeinträchtigt werden könnte.According to a further proposal of the invention, the movable centering element may comprise a two-armed lever which is rotatably mounted on an axis parallel to one of the planar support surface on the carrier, wherein the one end of the lever on the top of the carrier carries the rolling bearing and the other end of the lever with the arranged on the underside of the carrier actuator is driven by this connected. The actuator is preferably an electromechanical actuator, which is inductively supplied with drive energy by means of an induction coil separate from the weighing device. In this way, it requires no cable or the like for supplying energy to the actuator, through which the weighing process could be affected.
Das bewegbare Zentrierelement und der Aktor sind nach der Erfindung weiterhin so auszubilden, dass die Betätigung des bewegbaren Zentrierelements nicht zu einer Veränderung der Schwerpunktlage der Wiegevorrichtung führt. Zum einen kann dies dadurch erreicht werden, dass die Achse des zweiarmigen Hebels im Schwerpunkt des bewegbaren Zentrierelements liegt. Bewegungen des bewegbaren Zentrierelements bleiben dadurch ohne Einfluss auf die Schwerpunktlage der Wiegevorrichtung.The movable centering element and the actuator according to the invention continue to be such that the operation of the movable centering does not lead to a change in the center of gravity of the weighing device. On the one hand, this can be achieved in that the axis of the two-armed lever lies in the center of gravity of the movable centering element. Movements of the movable centering thereby remain without influence on the center of gravity of the weighing device.
Zum anderen kann der Aktor ein mit dem zweiarmigen Hebel verbundenes, horizontal bewegbares Antriebselement und ein synchron gegenläufig mit dem Antriebselement bewegbares Ausgleichselement aufweisen, das die gleiche Masse hat wie das Antriebselement. Auf diese Weise führt auch die Bewegung des Aktors nicht zu einer Veränderung der Schwerpunktlage der Wiegevorrichtung.On the other hand, the actuator can have a horizontally movable drive element which is connected to the two-armed lever and a compensating element which can move in synchronism with the drive element and which has the same mass as the drive element. In this way, the movement of the actuator does not lead to a change in the center of gravity of the weighing device.
Das gleiche Ziel kann auch mit einer anderen Ausgestaltung erreicht werden, bei der der zweiarmige Hebel ein sich in horizontaler Richtung erstreckendes Hebelende hat und der Aktor ein mit dem Hebelende antreibbar verbundenes, vertikal bewegbares Antriebselement hat.The same goal can also be achieved with another embodiment in which the two-armed lever has a lever end extending in the horizontal direction and the actuator has a vertically movable drive element drivably connected to the lever end.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
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1 eine Doppelwaage mit einer Wiegevorrichtung nach der Erfindung und -
2 eine Ansicht der Oberseite der Wiegevorrichtung nach der Erfindung mit einer darauf angeordneten und zum Wiegen positionierten Pleuelstange.
-
1 a double scale with a weighing device according to the invention and -
2 a view of the top of the weighing device according to the invention with a arranged thereon and positioned for weighing connecting rod.
Beide Waagen
Auf der Doppelwaage
Zur genauen Positionierung einer Pleuelstange auf dem Träger
Eine Bewegung des Hebels
Der Aktor
Die Mittelachsen der Wälzlager
In
Für das Auflegen einer zu wiegenden Pleuelstange
Zum Positionieren der Pleuelstange
In der ausgerichteten Lage der Pleuelstange können mit den beiden Waagen
Für den Wiegevorgang wird die Doppelwaage zuvor durch Anbringen von Testgewichten für das große und das kleine Pleuelauge an der Wiegevorrichtung kalibriert und der Ebeneneinfluss der Wiegevorrichtung bestimmt und korrigiert.For the weighing operation, the double balance is previously calibrated by attaching test weights for the large and small connecting rod eyes to the weighing device, and the level influence of the weighing device is determined and corrected.
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